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中华白海豚签名哨叫声和窄脊江豚低频声信号研究
程兆龙
Subtype博士
Thesis Advisor王克雄
2018
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Abstract中华白海豚(Sousa chinensis)为国家一级保护动物,江豚属的两个种-印太江豚(Neophocaena phocaenoides)和窄脊江豚(Neophocaena asiaeorientalis)为国家二级保护动物。在最新的IUCN濒危物种红色名录中(2017-3),中华白海豚和印太江豚被评定为易危级别(vulnerable),窄脊江豚的两个亚种长江江豚(N. a. asiaeorientalis)和东亚江豚(N. a. sunameri)分别被评定为极度濒危级别(critically endangered)和濒危级别(endangered)。这些物种生活于长江及其通江湖泊或者沿海近岸,这些区域日益加剧的人类活动,对于这些命运本已岌岌可危的物种更是雪上加霜。水下环境不同于陆地,动物的视觉和嗅觉受到极大地限制,而声音是水介质中最高效的信息传播手段。生活于这种特殊的环境中,鲸类进化出了复杂的发声和收声系统,探测、导航、捕食、交流等等都是需要依靠声音来完成。根据回声定位信号的差异,齿鲸可以分为两种,一类是发高频宽带回声定位信号的齿鲸,另一类是发高频窄带回声定位信号的齿鲸。以往的研究认为,前者通过哨叫声来进行个体间的通讯交流,而后者仅仅能够发出脉冲信号,个体间的通讯交流也是依靠脉冲信号。中华白海豚和江豚属的动物分别是发高频宽带和高频窄带回声定位信号的代表动物。个体间的通讯交流对于社交、集群、识别、交配、抚幼等起着举足轻重的作用。因此对一个物种通讯交流信号的研究能为我们进一步揭示潜在的致危因子,例如涉水工程水下噪音污染,水上交通噪声污染等的干扰提供参考。此外,对某一物种的拥有个体特征声信号的研究可能为将来对其在某些水域中的时空分布模式以及栖息地选择规律的调查提供帮助。目前有关中华白海豚和江豚属的交流通讯信号的研究比较匮乏。本博士论文以这些小型齿鲸为研究对象,主要包括以下内容:1. 对广西钦州三娘湾水域的一头受伤的中华白海豚的声信号进行了记录、分析,发现其发出的哨叫声中70%是同一类型且持续被记录到的,此外这一类型哨叫声间间隔76%都分布在1-10s之间。对一个馆养群体的声信号进行了记录,选择其中一种类型的哨叫声进行分析,验证其是否有相似的规律。结果表明这个类型的哨叫声同样是持续发出的,占总数的15.4%,且70%的哨叫声间间隔集中在1-10s之间。将瓶鼻海豚 (Tursiops truncatus)与同伴分隔开时,其发出的哨叫声中签名哨叫声占据绝大的比例,且签名哨叫声的间隔主要集中在1-10s之间。结果表明,中华白海豚发签名哨叫声,且和瓶鼻海豚有同样的签名哨叫声重复特性。2. 我们在广西钦州三娘湾水域进行了46d中华白海豚声学考察,获得了超过1,000min的音频文件。两个独立筛选人通过使用SiGnature Identification方法对获得的音频文件进行了筛选,建立了两套签名哨叫声目录。之后对两个结果比对,确认得到22个签名哨叫声类型,其中的大多数的类型都只有单循环结构。进一步的参数测量结果显示,这些签名哨叫声的起始频率均值在4.0-12.9 kHz之间,结束频率均值在3.9-10.2 kHz之间,最低频率均值在3.5-6.5 kHz之间,最大频率均值在4.9-13 kHz之间,频率范围均值在0.5-7.0 kHz之间,持续时间均值在148-816 ms之间。声通讯是维系母子关系的纽带,这种纽带的建立和维持是保证幼豚成活的关键,在中华白海豚的分布区应严格控制这一频段的水下噪声强度。此外,本实验的结果还为将来中华白海豚的个体迁移等研究提供了入口。3. 在2011年,2014年和2017年分别对南宁动物园一头馆养中华白海豚的声信号进行了记录和分析。2012年以前,这头中华白海豚与两头点斑原海豚 (Stenalla attenuate) 同池饲养,2012年后与两头瓶鼻海豚同池饲养。结果发现,这头中华白海豚的签名哨叫声不论是在声谱图结构上还是时频参数上都逐渐发生了改变,据此推断签名哨叫声的改变是为了避免与同池瓶鼻海豚的某些发声重叠。此外,在2017年发现一次中华白海豚发出同池瓶鼻海豚的签名哨叫声。这些结果证明了中华白海豚的发声的可塑性。4. 在蓬莱海洋世界,鄱阳湖都昌水域,香港南丫岛水域分别对10头馆养东亚江豚,12头暂养于网箱中的长江江豚和野外印太江豚的发声进行了记录。结果表明,窄脊江豚的两个亚种—东亚江豚和长江江豚都能够发出多种低频声信号,包括类似哨叫声的纯音信号(东亚江豚的75%,长江江豚的77%有谐波成分,起始频率、结束频率、最小频率、最大频率的均值都高于9 kHz),低频纯音信号(各频率参数低于1.5 kHz,持续时间在400-540 ms之间),噪声信号(频率分布低于10 kHz,东亚江豚和长江江豚的持续时间为984±332ms和633±361ms),脉冲信号(东亚江豚和长江江豚的持续时间为3860±2322ms和1789±459ms;拥有多个拐点;高脉冲速率:东亚江豚:最小脉冲速率64±62个/s,最大脉冲速率405±116个/s,长江江豚:最小脉冲速率89±63个/s,最大脉冲速率230±131个/s)和高频宽带回声定位信号(两个亚种发出的宽带脉冲信号有相当一部分能量分布于50 kHz以下)。而对于印太江豚只记录到典型的高频窄带脉冲信号,包括回声定位信号和捕食信号(buzz)。这些结果丰富了人们对于江豚属动物发声的认识,也说明窄脊江豚受到水下低频噪声的影响可能高于过去已有的认识,同时从动物发声角度支持了最新的对于江豚属的分类。5. 江豚和其它鼠海豚科动物一样,由于体形较小,极易被各种捕鱼装置误捕。在国内,仅仅在蓬莱水域,每年就会有上百头被渔业误捕。2016年5月至6月间,以在蓬莱救治的8头误捕东亚江豚作为研究对象,对其声信号进行了记录。结果发现,一种特殊的持续时间短(109.16±44.95 ms),频率较低(最低频率1699.30±281.82 Hz,峰值频率2153.16±478.08 Hz)的声信号被持续且大量地记录到,且随着时间变化这种声信号被记录到的频次逐渐降低,在一周左右不再或少量发出这种声信号。据此推断,这是东亚江豚的应激声信号。将来的研究有待于通过对更多个体的研究来确认这一现象是否广泛存在于东亚江豚中,若存在,可利用声学方法对不同环境下动物的情绪状态进行无损伤监测。 总体而言,本项研究丰富了小型齿鲸生物声学的研究成果,为后续相关研究提供了入口,也为制定相关的保护法律法规提供了一定的科学依据
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/39043
Collection学位论文
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GB/T 7714
程兆龙. 中华白海豚签名哨叫声和窄脊江豚低频声信号研究[D]. 中国科学院水生生物研究所,2018.
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